Aula 12 Biblioteca padrão do C++ O que é? Composição

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1 Aula 12 Biblioteca padrão do C++ O que é? Composição
Alguns componentes: Contentores Iteradores Algoritmos Functores 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

2 C++ Padrão Normalização de 1989 a 1997 Publicação em 1998
Nova versão em 2004? Norma de 750 páginas, publicada pelo ISO (Organização Internacional de Normalização) “Information Technology – Programming Languages – C++” (ISO/IEC ) 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

3 Biblioteca padrão do C++
Parte da norma é uma biblioteca: E/S Cadeias de caracteres Contentores Algoritmos Cálculo numérico Internacionalização 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

4 STL (Standard Template Library)
Cerne da biblioteca padrão Fornece ferramentas para manipular colecções de dados Separação clara entre dados e operações Componentes genéricos Novo nível de abstracção 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

5 Componentes da STL Contentores (dados)
Gestão de colecções de itens de um dado tipo Iteradores (“cola” entre contentores e algoritmos) Percorrem contentores Contentores vistos como sequências Interface comum, independente do tipo de contentor Algoritmos (operações comuns sobre sequências) Usados para processar os itens dos contentores Functores Necessidades especiais Suplementos, restrições ou configurações para algoritmos e operações 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

6 Contentores Sequenciais Associativos
Posição de itens não depende do seu valor! (ordem extrínseca) Exemplos: std::vector, std::deque e std::list Associativos Posição de itens depende do seu valor e ordem exacta depende de relação de ordem (ordem intrínseca) Relação de ordem por omissão: operador < Exemplos: std::set, std::multiset, std::map e std::multimap 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

7 vector Implementação típica: matrizes dinâmicas
Acesso aleatório (directo e eficiente usando indexação) Adição e remoção eficientes de itens na traseira #include <vector> Operações comuns Construir: vector<int>() Indexar: operator[]() Saber se está vazio: empty() Saber dimensão: size() Acrescentar atrás: push_back() Remover último item: pop_back() 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

8 deque (Double-Ended QUEue)
Implementação típica: matrizes dinâmicas Acesso aleatório Adição e remoção eficientes de itens na traseira e na frente #include <deque> Operações comuns: Construir: deque<double>() Indexar: operator[]() Saber se está vazia: empty() Saber comprimento: size() Acrescentar à frente/atrás: push_front() e push_back() Remover primeiro/último item: pop_front() e pop_back() 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

9 list (lista) Implementação típica: cadeias duplamente ligadas
Acesso sequencial Inserção e remoção eficiente de itens em qualquer posição #include <list> Algumas operações: Construir: list<float>() Saber se está vazia: empty() Saber comprimento: size() Saber primeiro item: front() Saber último item: back() … 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

10 set (conjunto) e multiset (colecção)
Ordem intrínseca (posição dos itens depende do seu valor) Implementação típica: árvores binárias Conjuntos: sem repetições de itens Colecções: com repetições Não se podem modificar os itens #include <set> ou #include <multiset> Operações comuns: Contruir: set<int>() ou multiset<int>() Saber se está vazio: empty() Saber cardinalidade: size() Inserir item: insert() Remover item: erase() Saber número de itens com valor: count() 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

11 map (mapa) e multimap (multimapa)
Itens são pares (chave, valor) – e.g., pair<int, string> Ordem intrínseca (posição dos pares depende da sua chave) Mapas: sem repetição de chaves Multimapas: com repetição #include <map> ou #include <multimap> Operações comuns: Construir: map<int, string>() ou multimap<int, string>() Saber se está vazio: empty() Saber número de pares: size() Indexar usando chave: operator[]() Inserir par: insert() Remover pares: erase() Saber número de pares com chave: count() 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

12 Contentores especiais
Implementação típica: contentores anteriores Sem iteradores stack (pilhas) Contentor que gere os seus elementos de acordo com a política LIFO queue (filas) Contentor que gere os seus elementos de acordo com a política FIFO priority_queue (filas prioritárias) Frente da fila é item mais prioritário Por omissão, prioridade comparada usando operador < 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

13 Que contentor usar? Use vector (contentor mais simples)
Insere ou remove itens à frente e atrás? Use deque Insere ou remove itens a meio? Use list Procura com frequência itens pelo seu valor? Use set ou multiset Deseja separar itens em chave e valor? Use map ou multimap 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

14 Iteradores Permitem definir sequências Permitem percorrer contentores
Referenciam itens Operadores fundamentais: Saber conteúdo ou item referenciado: * Avançar: ++ Comparar: == e != Atribuir: = 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

15 Iteradores Operações de obtenção de iteradores (apenas contentores não-especiais): begin() end() … Há sempre dois tipos de iteradores: contentor::iterator contentor::const_iterator begin() end() 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

16 Tipos de iteradores Bidireccionais De acesso aleatório
Avançam e recuam (++ e --) Contentores: list, set, multiset, map e multimap De acesso aleatório São também bidireccionais Permitem acesso aleatório aos itens da sequência Permitem aritmética mais completa de iteradores: saltos, distâncias, ... Contentores: vector e deque vector<int>::const_iterator i = v.begin(); i += 2; cout << i[3] << endl; cout << *i << endl; 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

17 Iteradores especiais De inserção Iteradores associados a um canal
Na traseira de um contentor Na frente de um contentor Em local dado Iteradores associados a um canal Inserem ou extraem itens de canais automaticamente Iteradores reversos Avançar recua, recuar avança 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

18 Iteradores especiais (exemplo)
list<int> l; for(int i = 0; i != 10; ++I) l.push_back(i); vector<int> v; copy(l.begin(), l.end(), back_inserter(v)); set<int> c; copy(l.begin(), l.end(), inserter(c, c.begin())); copy(l.begin(), l.end(), ostream_iterator<int>(cout, “ “)); cout << endl; copy(l.rbegin(), l.rend(), ostream_iterator<int>(cout, “\n“)); 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

19 Algoritmos #include <algorithm> #include <numeric>
Rotinas genéricas sobre sequências Sequências definidas por iteradores Relação com contentores através de iteradores: não são operações membro! Sufixos dos nomes dos algoritmos: _if – têm predicado como argumento, usando-o para identificar itens _copy – copiam para um destino ao actuar, não alterando o original 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

20 Tipos de algoritmos Não modificadores Modificadores De remoção
De mutação De ordenação Para sequências de itens intrinsecamente ordenadas Numéricos 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

21 sort() e reverse() int main() { vector<int> v; v.push_back(13);
sort(v.begin(), v.end()); copy(v.begin(), v.end(), ostream_iterator<int>(cout, “\n“)); reverse(v.begin(), v.end()); } 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

22 replace() e unique_copy()
int main() { list<int> l; l.push_back(7); l.push_back(9); l.push_back(10); replace(l.begin(), l.end(), 7, 44); copy(l.begin(), l.end(), ostream_iterator<int>(cout, “\n“)); unique_copy(l.begin(), l.end(), ostream_iterator<int>(cout, “\n“)); } 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

23 Classes functoras Classes cujas instâncias se comportam como rotinas
Instâncias (functores) podem ser usadas como rotinas Têm de ter como operação membro operator() Definição: class X { public: tipo_de_devolução operator() (parâmetros) const; … }; X fo; fo(argumentos); // ou fo.operator()(argumentos); // ou tipo_de_devolução resultado = fo(argumentos); 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

24 Functores Tipos Vantagens face a ponteiros para rotinas Predicados
Aritméticos Vantagens face a ponteiros para rotinas Podem ter atributos: “rotinas” com estado! Maior possibilidade de utilizar código em-linha 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

25 Functores pré-definidos
negate<T>() plus<T>() minus<T>() multiplies<T>() divides<T>() modulus<T>() equal_to<T>() not_equal_to<T>() less<T>() greater<T>() less_equal<T>() greater_equal<T>() logical_not<T>() logical_and<T>() logical_or<T>() 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

26 Adaptadores de functores
Combinam functores com functores, functores com valores e functores com rotinas Adaptadores de functores pré-definidos: bind1st() bind2nd() not1() not2() 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

27 Functores: Aumentando a STL
template <typename T> class Mostra : public unary_function<T, void> { public: Mostra(ostream& out); void operator()(T const& t) const; private: ostream& out; }; Mostra<T>::Mostra(ostream& out) : out(out) {} void Mostra<T>::operator()(T const& t) const { out << t << endl; } 2002/2003 Programação Orientada para Objectos

28 Como usar o novo functor
int main() { vector<int> v; v.push_back(2); v.push_back(5); v.push_back(9); // Algoritmo for_each for_each(v.begin(), v.end(), Mostra<int>(cout)); } 2002/2003 Programação Orientada para Objectos